Trasformatore di potenza 17: domande e risposte! Metti alla prova le tue conoscenze...

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Perché il nucleo del trasformatore deve essere messo a terra?

Nel normale funzionamento di un trasformatore di potenza, il nucleo di ferro deve essere saldamente messo a terra. In assenza di messa a terra, la tensione di dispersione del nucleo di ferro verso terra causerà scariche intermittenti e la formazione di potenziali di dispersione del nucleo verso terra. La messa a terra del nucleo elimina la possibilità di formazione di potenziali di dispersione. Tuttavia, quando il nucleo è messo a terra in più di due punti, la differenza di potenziale tra i nuclei creerà un circuito di circolazione tra i punti di terra, causando un guasto di messa a terra multipunto con conseguente surriscaldamento del nucleo.

Il guasto a terra del nucleo di ferro del trasformatore provoca un surriscaldamento locale del nucleo stesso. Nei casi più gravi, l'aumento locale della temperatura del nucleo di ferro può causare un'eccessiva trasmissione di gas, fino ad arrivare a un'interruzione di corrente dovuta a una forte trasmissione di gas. Il cortocircuito tra le lamiere di ferro, causato dalla bruciatura parziale del nucleo, aumenta le perdite nel ferro e compromette seriamente le prestazioni e il normale funzionamento del trasformatore, rendendo necessaria la sostituzione della lamiera di acciaio al silicio del nucleo per la riparazione. Per questo motivo, i trasformatori non consentono la messa a terra multipunto, ma solo la messa a terra in un unico punto.

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Perché i trasformatori utilizzano lamiere di acciaio al silicio come nuclei?

Il nucleo di un trasformatore comune è generalmente realizzato in lamiera di acciaio al silicio. L'acciaio al silicio è un tipo di acciaio al silicio (noto anche come acciaio al silicio), con un contenuto di silicio compreso tra lo 0,8 e il 4,8%. Il nucleo del trasformatore è realizzato in acciaio al silicio perché quest'ultimo è un materiale magnetico con un'elevata conduttività magnetica. Nell'avvolgimento alimentato, può generare un'elevata intensità di induzione magnetica, consentendo così di ridurre le dimensioni del trasformatore.

Come sappiamo, un trasformatore reale funziona sempre in corrente alternata e la perdita di potenza non è dovuta solo alla resistenza dell'avvolgimento, ma anche al nucleo di ferro magnetizzato dalla corrente alternata. La perdita di potenza nel nucleo di ferro è solitamente detta "perdita nel ferro". La perdita nel ferro è causata da due fattori: la "perdita per isteresi" e la "perdita per correnti parassite".

La perdita per isteresi è la perdita di ferro causata dal fenomeno di isteresi nel processo di magnetizzazione del nucleo di ferro. L'entità di questa perdita è proporzionale all'area racchiusa dal ciclo di isteresi del materiale. Il ciclo di isteresi dell'acciaio al silicio è stretto e la perdita per isteresi del nucleo di ferro utilizzato come trasformatore è ridotta, il che può diminuire notevolmente il suo grado di riscaldamento.

Visto che l'acciaio al silicio presenta i vantaggi sopra descritti, perché non utilizzare l'intero acciaio al silicio come nucleo, e al contempo trasformarlo in lamine?

Questo perché il nucleo a lamelle riduce un altro tipo di perdita nel ferro, chiamata perdita per correnti parassite. Nel funzionamento del trasformatore, nella bobina scorre una corrente alternata che produce un flusso magnetico anch'esso alternato. Questo flusso variabile crea una corrente indotta nel nucleo di ferro. La corrente indotta generata nel nucleo di ferro circola in un piano perpendicolare alla direzione del flusso magnetico, ed è quindi chiamata corrente parassita. Le perdite per correnti parassite riscaldano anche il nucleo. Per ridurre le perdite per correnti parassite, il nucleo di ferro del trasformatore è rivestito con lamine di acciaio al silicio isolate tra loro, in modo che la corrente parassita attraversi una piccola sezione in un circuito lungo e stretto, aumentando la resistenza nel percorso della corrente parassita. Allo stesso tempo, il silicio presente nell'acciaio al silicio aumenta la resistività del materiale e contribuisce ulteriormente a ridurre le correnti parassite.

Per il nucleo di ferro utilizzato nei trasformatori, si impiega generalmente una lamiera di acciaio al silicio laminata a freddo dello spessore di 0,35 mm. A seconda delle dimensioni del nucleo di ferro richiesto, la lamiera viene tagliata in fogli lunghi che vengono poi sovrapposti a formare una "bocca" o una "cupola". In linea di principio, per ridurre le correnti parassite, più sottile è la lamiera di acciaio al silicio, più stretta è la striscia di giunzione e migliore è l'effetto. Questo non solo riduce le perdite per correnti parassite e l'aumento di temperatura, ma consente anche di risparmiare materiale. Tuttavia, nella realizzazione di un nucleo di ferro con lamiera di acciaio al silicio, oltre ai vantaggi sopra menzionati, la produzione del nucleo richiederebbe un notevole aumento delle ore di lavoro e una riduzione della sezione trasversale effettiva del nucleo. Pertanto, quando si realizza un nucleo di trasformatore con lamiera di acciaio al silicio, è necessario partire dalla situazione specifica, valutare i vantaggi e gli svantaggi e scegliere la dimensione ottimale.

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Qual è la portata della protezione contro i gas?

1) Cortocircuito multifase all'interno del trasformatore.

2) Cortocircuito tra le spire, cortocircuito tra l'avvolgimento e il nucleo o l'involucro di ferro.

3) Guasto del nucleo di ferro.

4) Petrolio sotto la superficie o perdita di petrolio.

5) Il contatto dell'interruttore è insufficiente o la saldatura del filo non è salda.

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Quali sono le differenze tra la protezione differenziale del trasformatore principale e la protezione contro i gas?

1. La protezione differenziale del trasformatore principale è progettata e realizzata secondo il principio della corrente circolante, mentre la protezione contro i gas è progettata e realizzata in base alle caratteristiche del gas generato o decomposto in caso di guasto interno del trasformatore.

2. La protezione differenziale è la protezione principale del trasformatore, mentre la protezione contro i gas è la protezione principale contro i guasti interni del trasformatore.

3, a seconda del diverso ambito di protezione:

Una protezione differenziale:

1) La linea di alimentazione principale del trasformatore e l'avvolgimento del trasformatore presentano un cortocircuito multifase.

2) grave cortocircuito monofase tra spire.

3) Guasto di messa a terra della bobina di protezione e del filo di collegamento in un sistema di messa a terra ad alta corrente.

Protezione contro i gas B:

1) Cortocircuito multifase interno del trasformatore.

2) cortocircuito tra spire, tra spire e nucleo o esterno e cortocircuito.

3) Guasto del nucleo di ferro (perdita per riscaldamento e combustione).

4) Petrolio sotto la superficie o perdita di petrolio.

5) Scarso contatto dell'interruttore o cattiva saldatura del filo.

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Come intervenire in caso di guasto al sistema di raffreddamento del trasformatore principale?

1. Quando l'alimentazione elettrica delle sezioni I e II del refrigeratore viene a mancare, viene inviato il segnale "Guasto alimentazione #1, #2". Il refrigeratore del trasformatore principale si arresta e il circuito di intervento si attiva.

2. In caso di guasto dell'alimentatore switching nelle sezioni I e II durante il funzionamento, si accende la spia "raffreddatore completamente arrestato", quindi si attiva il circuito di arresto completo del raffreddatore del trasformatore principale e il relativo interruttore. Il dispositivo di protezione deve essere immediatamente segnalato alla centrale operativa e disattivato, e la commutazione manuale deve essere eseguita rapidamente.

3. In caso di guasto di uno qualsiasi dei circuiti di raffreddamento, isolare il circuito difettoso.

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Quali sono le conseguenze del funzionamento in parallelo di trasformatori che non soddisfano le condizioni per il funzionamento in parallelo?

Quando il rapporto variabile non è lo stesso e il funzionamento in parallelo, si verifica una circolazione che influisce sulla potenza di uscita del trasformatore; se l'impedenza percentuale non è costante e il funzionamento in parallelo non consente di distribuire il carico in base alla proporzione della capacità del trasformatore, influenzandone anche la potenza di uscita. Quando i gruppi di cablaggio non sono uguali e funzionano in parallelo, il trasformatore andrà in cortocircuito.

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Qual è la causa del rumore anomalo del trasformatore?

1) sovraccarico;

2) Scarso contatto interno, accensione a scarica;

3) Alcune parti sono allentate;

4) Nel sistema è presente un cortocircuito o una messa a terra;

5) L'avviamento di un motore di grandi dimensioni provoca variazioni di carico relativamente elevate.

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Quando non è consentito regolare il commutatore di prese del regolatore di tensione sotto carico del trasformatore?

1) Funzionamento del trasformatore in caso di sovraccarico (salvo casi particolari)

2) Quando il segnale di protezione da gas leggero del dispositivo di regolazione della pressione sotto carico appare frequentemente.

3) quando non è presente olio nel segno di livello dell'olio del dispositivo di regolazione della pressione sotto carico.

4) Quando il numero di pressioni di regolazione supera il numero specificato.

5) Malfunzionamento del dispositivo di regolazione della pressione.

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Quali sono i valori nominali riportati sulla targhetta del trasformatore?

La potenza nominale di un trasformatore è la norma stabilita dal produttore per il suo normale utilizzo. Un trasformatore che opera secondo la potenza nominale specificata può garantire un funzionamento affidabile a lungo termine e prestazioni ottimali. La sua potenza nominale comprende i seguenti parametri:

1. Capacità nominale: il trasformatore nello stato nominale della capacità di uscita del valore garantito, unità con volt-ampere (VA), kilovolt-ampere (kVA) o megavolt-ampere (MVA), poiché il trasformatore ha un'elevata efficienza operativa, di solito il valore di progetto della capacità nominale dell'avvolgimento originale e secondario è uguale.

2. Tensione nominale: si riferisce al valore garantito della tensione ai morsetti del trasformatore a vuoto, espresso in volt (V) e kilovolt (kV). Salvo diversa indicazione, la tensione nominale è la tensione di linea.

3. Corrente nominale: si riferisce alla corrente di linea calcolata a partire dalla capacità nominale e dalla tensione nominale, espressa in ampere (A).

4. Corrente a vuoto: corrente di eccitazione del trasformatore in funzionamento a vuoto, espressa in percentuale della corrente nominale.

5. Perdita da cortocircuito: se un lato dell'avvolgimento è in cortocircuito, l'altro lato dell'avvolgimento è soggetto a una tensione tale che entrambi i lati dell'avvolgimento raggiungano la corrente nominale di perdita attiva, espressa in watt (W) o kilowatt (kW).

6. Perdita a vuoto: si riferisce alla perdita di potenza attiva del trasformatore in funzionamento a vuoto, espressa in watt (W) o kilowatt (kW).

7. Tensione di cortocircuito: nota anche come tensione di impedenza, si riferisce al cortocircuito di un lato dell'avvolgimento, mentre l'altro lato dell'avvolgimento raggiunge la tensione applicata di corrente nominale e la percentuale di tensione nominale.

8. Gruppo di connessione: indica la modalità di connessione degli avvolgimenti primario e secondario e la differenza di fase tra le tensioni di linea, rappresentata dall'orologio.

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Perché i convertitori di corrente necessitano di un trasformatore di grande capacità?

I trasformatori sono generalmente progettati per la capacità nominale, non per la potenza nominale, poiché la loro corrente è correlata solo alla capacità nominale. Per i convertitori a sorgente di tensione, la capacità nominale e la potenza nominale sono quasi uguali perché il fattore di potenza in ingresso è prossimo a 1. Il convertitore a sorgente di corrente non lo è: il fattore di potenza del suo trasformatore sul lato di ingresso è al massimo uguale al fattore di potenza del carico del motore asincrono, quindi, a parità di carico del motore, la sua capacità nominale è maggiore di quella del trasformatore del convertitore a sorgente di tensione.

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A cosa si riferisce la capacità di un trasformatore?

La scelta del nucleo di ferro è correlata alla tensione, mentre la scelta del filo è correlata alla corrente; in altre parole, lo spessore del filo è direttamente correlato al potere calorifico. Ciò significa che la potenza del trasformatore è correlata unicamente al potere calorifico. Per un trasformatore progettato, se la dissipazione del calore nell'ambiente non è ottimale, ad esempio se la potenza nominale è di 1000 kVA, migliorando la capacità di dissipazione del calore è possibile raggiungere i 1250 kVA.

Inoltre, la potenza nominale del trasformatore è correlata anche all'aumento di temperatura consentito. Ad esempio, se un trasformatore da 1000 kVA ha un aumento di temperatura consentito di 100 K, se in circostanze particolari può funzionare fino a 120 K, la sua potenza nominale supera i 1000 kVA. Si può anche notare che, migliorando le condizioni di dissipazione del calore del trasformatore, è possibile aumentarne la potenza nominale. Viceversa, a parità di potenza del trasformatore, è possibile ridurre il volume dell'armadio del trasformatore stesso.

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Come migliorare l'efficienza dei trasformatori?

1) Cerca di scegliere un trasformatore a bassa perdita, alta efficienza e risparmio energetico.

2) In base al carico, scegliere un trasformatore di capacità adeguata

3) Il fattore di carico medio del trasformatore deve essere superiore al 70%

4) Quando il coefficiente di carico medio è spesso inferiore al 30%, il trasformatore di piccola capacità deve essere sostituito in modo appropriato

5) Migliorare il fattore di potenza del carico per migliorare la capacità del trasformatore di trasmettere potenza attiva

6) Configurazione ragionevole del carico, al fine di ridurre, per quanto possibile, il numero di interventi del trasformatore.

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Perché accelerare la trasformazione tecnologica dei trasformatori di distribuzione ad alto consumo energetico?

I trasformatori di distribuzione ad alto consumo energetico si riferiscono principalmente alle serie SJ, SJL, SL7, S7 e altre, le cui perdite nel ferro e nel rame sono molto più elevate rispetto ai trasformatori della serie S9, attualmente ampiamente utilizzati; ad esempio, rispetto alla serie S9, le perdite nel ferro sono superiori dell'11% e le perdite nel rame del 28%.

E il nuovo trasformatore, come il trasformatore S10, S11, è più efficiente dal punto di vista energetico rispetto al trasformatore S9, e le perdite nel ferro del trasformatore in lega amorfa sono solo equivalenti a quelle del trasformatore S7, pari al 20%. I trasformatori hanno generalmente una durata di servizio di diversi decenni. Sostituire un trasformatore ad alta energia con un trasformatore ad alta efficienza energetica non solo migliora l'efficienza di conversione dell'energia, ma consente anche di risparmiare elettricità durante il suo ciclo di vita.

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Che cosa sono le correnti parassite? Quali sono gli effetti dannosi della generazione di vortici?

Quando una corrente alternata attraversa un filo, si crea un campo magnetico alternato attorno al filo stesso. L'intero conduttore, immerso nel campo magnetico alternato, genera al suo interno una corrente indotta, che si avvolge a spirale, formando un vortice simile a quello dell'acqua. Le correnti parassite non solo disperdono energia e riducono l'efficienza delle apparecchiature elettriche, ma provocano anche il surriscaldamento degli apparecchi (come il nucleo del trasformatore), compromettendone seriamente il normale funzionamento.

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Perché la protezione dai transitori dei trasformatori dovrebbe evitare le correnti di cortocircuito a bassa tensione?

Considerando principalmente la selettività del movimento di protezione del relè, principalmente la protezione rapida del lato alta tensione, la protezione esterna severa dei guasti del trasformatore è se non si evita il lato bassa tensione del trasformatore nell'impostazione della corrente di cortocircuito massima, poiché il lato bassa tensione non è lontano dall'esportazione di un intervallo di valori di corrente di cortocircuito non è grande, fondamentalmente uguale, questo farà sì che la protezione rapida del lato alta tensione si estenda alla bassa pressione, quindi si perde la selettività. Dopo aver perso la protezione selettiva più affidabile, ma per consentire l'inconveniente, come ad esempio ora ci sono ci sono ci sono ci sono ci sono sempre cisterne di trasformatori da 10 kV industriali (bus da 10 kV + interruttore automatico di presa), ogni officina ha cisterne di trasformatori di bassa tensione (quadro di rete ad anello + trasformatore), se l'interruttore automatico non esce dalla corrente di cortocircuito massima del lato bassa tensione del trasformatore causerà l'interruttore principale di bassa tensione, (fusibile dell'interruttore di carico del quadro di rete ad anello), l'azione dell'interruttore automatico di alta tensione, causando inconvenienti al funzionamento.

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Perché non è possibile mettere a terra due trasformatori in parallelo contemporaneamente?

Nei sistemi ad alta corrente, per soddisfare i requisiti di coordinamento della sensibilità di protezione dei relè, una parte del trasformatore principale è collegata a terra, mentre l'altra parte non lo è.

I punti neutri di due trasformatori principali in una stessa stazione non sono messi a terra contemporaneamente, pertanto si considera principalmente il coordinamento della protezione contro le correnti di sequenza zero e le tensioni di sequenza zero.

In una sottostazione con più trasformatori in parallelo, una parte dei punti neutri del trasformatore è collegata a terra, mentre l'altra parte non lo è. In questo modo, il livello della corrente di guasto a terra può essere limitato entro un intervallo ragionevole, l'ampiezza e la variazione della corrente di sequenza zero dell'intera rete non vengono influenzate dal cambio di modalità operativa e la sensibilità della protezione contro la corrente di sequenza zero del sistema può essere migliorata.

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Perché un trasformatore appena installato o revisionato deve eseguire un test di chiusura a impatto prima di essere messo in funzione?

L'eliminazione dei trasformatori a vuoto operanti nella rete comporterà sovratensioni di esercizio. Nei sistemi a bassa corrente con messa a terra, l'ampiezza della cosiddetta sovratensione può essere da 3 a 4 volte la tensione di fase nominale; nei sistemi a grande corrente con messa a terra, la sovratensione di esercizio può arrivare fino a 3 volte la tensione di fase nominale. Pertanto, per verificare se l'isolamento del trasformatore è in grado di sopportare la tensione nominale e la sovratensione di esercizio, è necessario eseguire diversi test di chiusura a impatto prima di mettere in funzione il trasformatore. Inoltre, l'ingresso del trasformatore a vuoto produrrà una corrente di spunto, il cui valore può raggiungere 6-8 volte la corrente nominale. Poiché la corrente di spunto di eccitazione produce una grande quantità di energia elettrica, è necessario eseguire test di chiusura a impatto o valutare se la resistenza meccanica del trasformatore e la protezione a relè non intervengano efficacemente in caso di malfunzionamento.

Fonte: Windows on Power